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Hintergrund
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Gebiet der Offenbarung
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Anzeigefeld, das ein Array-Substrat aufweist. Obwohl die vorliegende Offenbarung für einen weiten Bereich von Anwendungen geeignet ist, ist sie insbesondere zum Unterdrücken von Defekten geeignet, die aus Lichtundichtigkeit, unzureichendem Flüssigkristall, Stoß usw. in dem Array-Substrat des Anzeigefelds herrühren.
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Beschreibung des Hintergrunds
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Eine Anzeigevorrichtung umfasst im Wesentlichen ein Anzeigefeld, das ein Array-Substrat, ein Farbfiltersubstrat und eine Flüssigkristallschicht, die zwischen das Array-Substrat und das Farbfiltersubstrat eingeschoben ist. Wenn ein elektrisches Feld über das Anzeigefeld angelegt wird, wird die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht verändert, so dass ein Unterschied der Durchlässigkeit implementiert wird.
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Zusammen mit einem solchen Unterschied der Durchlässigkeit werden Farbkombinationen von Licht reflektiert, das aus einer Hintergrundbeleuchtung, die an der Rückseite des Anzeigefelds angeordnet ist, produziert wird, wenn das Licht durch die Farbfilter hindurchtritt, und dadurch werden Farbbilder repräsentiert.
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Prozesse zum Herstellen einer solchen Anzeigevorrichtung enthalten einen Substratherstellungsprozess zum Herstellen eines Array-Substrats und eines Farbfiltersubstrats, einen Zellenprozess zum Fertigstellen eines Anzeigefelds und einen Modulprozess zum Zusammenbauen des Anzeigefelds und einer Hintergrundbeleuchtung.
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Während des Substratherstellungsprozesses werden eine Reihe von Prozessschritten wie z. B. Dünnschichtaufbringung, Photolithographie und Ätzen wiederholt, so dass eine Array-Schicht und eine Farbfilterschicht auf den Substraten implementiert werden. Nachfolgend wird während des Zellenprozesses ein Versiegelungsmuster auf dem Array-Substrat oder dem Farbfiltersubstrat zum Befestigen der Substrate aneinander gebildet, und dann werden das Array-Substrat und das Farbfiltersubstrat mit einer darin gefüllten Flüssigkristallschicht aneinander befestigt, und dadurch wird ein Anzeigefeld fertiggestellt. Danach werden eine Polarisatorplatte, eine Ansteuerschaltung usw. an dem Anzeigefeld während des Modulprozesses befestigt, und dann wird das Anzeigefeld mit einer Hintergrundbeleuchtung zusammengebaut, und dadurch wird eine Anzeigevorrichtung implementiert.
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Zusätzlich sind Abstandshalter zwischen das Array-Substrat und das Farbfiltersubstrat eingefügt, um einen Spalt dazwischen aufrechtzuerhalten.
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Die Abstandshalter können Kugelräume und Säulenabstandshalter enthalten, abhängig von der Form und der Prozesse zu ihrem Bilden. Die Kugelabstandshalter werden dadurch gebildet, dass sie auf das Array-Substrat oder das Farbfiltersubstrat gesprüht werden. Die Säulenabstandshalter werden dadurch gebildet, dass sie auf dem Array-Substrat oder dem Farbfiltersubstrat strukturiert werden. Da die Säulenabstandshalter an gewünschten Positionen in einer gewünschten Form gebildet werden können, ist es mehr bevorzugt worden. Die Säulenabstandshalter sind typischerweise auf dem Farbfiltersubstrat gebildet, das einer geringeren Anzahl von Prozessen als das Array-Substrat unterzogen wird.
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Nachstehend wird ein Anzeigefeld mit Betriebsart zum Schalten auf gleicher Ebene mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 ist eine Querschnittsansicht eines Anzeigefelds mit Betriebsart zum Schalten auf gleicher Ebene. 2 ist eine Draufsicht eines in 1 gezeigten Farbfiltersubstrats.
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Bezug nehmend auf die 1 und 2 enthält ein Anzeigefeld 1 mit Betriebsart zum Schalten auf gleicher Ebene ein Array-Substrat 10, ein Farbfiltersubstrat 50, das zu dem Array-Substrat 10 weist, die aneinander befestigt sind, und eine Flüssigkristallschicht LC, die zwischen dem Array-Substrat 10 und dem Farbfiltersubstrat 50 angeordnet ist, um den Zwischenraum zu füllen. Mehrere Pixelgebiete P sind auf jedem aus dem Array-Substrat 10 und dem Farbfiltersubstrat 50 definiert.
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Das Array-Substrat 10 enthält mehrere Gate-Leitungen (nicht gezeigt), die sich in einer ersten Richtung eines unteren Substrats 11 erstrecken, mehrere Leitungen für gemeinsames Potential (nicht gezeigt), die sich parallel zu den mehreren Gate-Leitungen und von ihnen beabstandet erstrecken, mehrere Datenleitungen (nicht gezeigt), die sich in einer zweiten Richtung, die die erste Richtung kreuzt, erstrecken, und mehrere Dünnschichttransistoren T, von denen jeder an den entsprechenden Kreuzungen zwischen den Gate-Leitungen und den Datenleitungen angeordnet ist.
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Der Dünnschichttransistor T enthält eine Gate-Elektrode 20, einen Gate-Isolierfilm 25, der die Gate-Elektrode 20 bedeckt, eine Halbleiterschicht 22, die auf der Gate-Isolierfilm 25 und die Gate-Elektrode 20 überlappend angeordnet ist, und eine Source-Elektrode 24 und eine Drain-Elektrode 26, die auf der Halbleiterschicht 22 und voneinander beabstandet angeordnet sind. Ein Kontaktloch 37 ist gebildet, über das ein Abschnitt der Drain-Elektrode 26 freigelegt ist. Eine Pixelelektrode 40 ist über das Kontaktloch 37 mit der Drain-Elektrode 26 verbunden.
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Zusätzlich enthält das Array-Substrat 10 eine Schutzschicht 35, die die mehreren Datenleitungen, die Source-Elektrode 24 und die Drain-Elektrode 26 bedeckt, und einen unteren Ausrichtungsfilm 15, der die Pixelelektroden 40 und die Elektroden für gemeinsames Potential 45 bedeckt. Die Pixelelektrode 40 und die Elektrode für gemeinsames Potential 45 sind aus einem lichtdurchlässigen Material gebildet, um eine Apertur zu vergrößern.
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Das Farbfiltersubstrat 50 enthält: ein oberes Substrat 51; eine Schwarzmatrix 60, die den mehreren Gate-Leitungen, den mehreren Elektroden für gemeinsames Potential, den mehreren Datenleitungen und den mehreren Dünnschichttransistoren T entspricht; rote, grüne und blaue Farbfilter 70a, 70b und 70c, die der Reihe nach in den mehreren Pixelgebieten auf dem oberen Substrat 51 bzw. der Schwarzmatrix 60 angeordnet sind; und einen oberen Ausrichtungsfilm 65, der die roten, grünen und blauen Farbfilter 70a, 70b und 70c bedeckt.
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Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt enthält das Farbfiltersubstrat 50 ferner eine Deckschicht, die zwischen den roten, grünen und blauen Farbfiltern 70a, 70b und 70c und dem oberen Ausrichtungsfilm 65 angeordnet ist.
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Die Flüssigkristallschicht LC wird durch das elektrische Feld, das horizontal über die Pixelelektroden 40 und die Elektroden für gemeinsames Potential 45 angelegt ist, geschaltet.
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Wie vorstehend beschrieben ist die Flüssigkristallschicht LC zwischen dem Array-Substrat 10 und dem Farbfiltersubstrat 50 angeordnet, um den Zwischenraum zu füllen. Ein Säulenabstandshalter 80 ist zwischen dem Array-Substrat 10 und dem Farbfiltersubstrat 50 gebildet, um einen Zellenspalt dazwischen aufrechtzuerhalten.
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Der Säulenabstandshalter 80 wird dadurch gebildet, dass er auf dem Array-Substrat 10 oder dem Farbfiltersubstrat 50 strukturiert wird, häufig auf dem Farbfiltersubstrat 50, das einer kleineren Anzahl von Prozessen unterzogen wird. Der Säulenabstandshalter 80 ist typischerweise dort angeordnet, wo er die Schwarzmatrix 60 überlappt, insbesondere in einem Gebiet, das dem Dünnschichttransistor T entspricht.
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Wenn eine äußere Kraft auf das Anzeigefeld 1 mit Betriebsart zum Schalten auf gleicher Ebene ausgeübt wird, können das Array-Substrat 10 und das Farbfiltersubstrat 50 horizontal bewegt werden. Als ein Ergebnis wird auch der Säulenabstandshalter 80 zur linken oder rechten Seite in Bezug auf den Dünnschichttransistor T bewegt.
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Wenn das geschieht, kann die Oberfläche des unteren Ausrichtungsfilms 15 nahe dem Säulenabstandshalter 80 beschädigt werden, wenn der Säulenabstandshalter 80 bewegt wird, und dementsprechend kann Lichtundichtigkeit (d. h. Rote-Augen-Defekt) in dem Anzeigefeld 1 mit Betriebsart zum Schalten auf gleicher Ebene auftreten.
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Das heißt, falls der Säulenabstandshalter 80 durch äußere Kraft zu dem Pixelgebiet P bewegt wird, so dass ein Kratzer auf der Oberfläche des unteren Ausrichtungsfilms 15, der die Schutzschicht 35 des Array-Substrats 10 bedeckt, gebildet wird, verliert der Abschnitt des unteren Ausrichtungsfilms 15 nahe dem Säulenabstandshalter 80 die Ausrichtungseigenschaft. Dementsprechend werden die Polarisationseigenschaften des Flüssigkristalls, der sich an dem Abschnitt des Ausrichtungsfilms befindet, von den normalen Abschnitten verschieden und führen dadurch zu einem Rote-Augen-Defekt.
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Um die Durchlässigkeit des Anzeigefelds 1 zu erhöhen, wird permanent Aufwand betrieben, um die Linienbreite des Säulenabstandshalters 80 und die Linienbreite der Schwarzmatrix 60 allmählich zu reduzieren. Wenn jedoch die Linienbreite der Schwarzmatrix 60 reduziert wird, ist ein Problem vorhanden, dass eine Fehlerrate aufgrund der Bewegung des Säulenabstandshalters 80 erhöht ist.
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Zusätzlich kann das Kontaktloch 37, das in dem Array-Substrat 10 gebildet ist, während des Prozesses zum Bilden des unteren Ausrichtungsfilms 15 zu einem Defekt beitragen. Der untere Ausrichtungsfilm 15 wird auf die Oberfläche des Array-Substrats 10 durch Übertragen eines Polyimid-Harzes mit einer Maske aufgebracht.
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Das Kontaktloch 37 ist jedoch ein ausgesparter Abschnitt des Array-Substrats 10, und falls das Kontaktloch 37 nicht vollständig mit der übertragenen Polyimid-Lösung gefüllt ist, kann die Dicke des Abschnitts des Ausrichtungsfilms 15 nahe dem Kontaktloch 37 unzureichend sein.
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Zusätzlich kann das Kontaktloch 37 die Hauptursache des Defekts während des Prozesses zum Füllen des Raums zwischen dem Farbfiltersubstrat 50 und dem Array-Substrat 10 mit Flüssigkristallen sein.
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Der Raum zwischen dem Farbfiltersubstrat 50 und dem Array-Substrat 10 kann mit Flüssigkristallen gefüllt sein. Die Menge der Flüssigkristalle muss geeignet sein. Falls die Menge unzureichend ist, tritt eine Lichtundichtigkeit auf. Falls die Menge übermäßig ist, tritt Gelb-„Mura“ auf. Das Volumen zwischen dem Farbfiltersubstrat 50 und dem Array-Substrat 10 wird theoretisch berechnet, und die Flüssigkristalle werden in einer Menge eingebracht, die einem speziellen prozentualen Anteil des theoretisch berechneten Volumens entspricht.
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Die Form des Kontaktlochs 37 kann jedoch variieren, abhängig von dem Wärmeprozess zum Härten der Schutzschicht 35. Falls sich die Form des Kontaktlochs 37 ändert, wird der Zellenspalt verändert, was zu einer wesentlichen Änderung des Volumens des mit Flüssigkristallen gefüllten Raums führt. Als Ergebnis wird die Menge der Flüssigkristalle problematisch, was zu dem Defekt auf dem Anzeigefeld beiträgt.
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Hinsichtlich des Vorstehenden stellen Aspekte der vorliegenden Offenbarung eine Struktur bereit, die Defekte unterdrücken kann, die von dem Kontaktloch und dem Säulenabstandshalter in einem Anzeigefeld herrühren.
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US 2014 / 0 313 463 A1 zeigt eine Flüssigkristallanzeige, die ein erstes und ein zweites Substrat und zwischen den Substraten angeordnete erste (untere) und eine zweite (obere) Passivierungsschicht enthält. Auf dem ersten Substrat ist ein Dünnfilmtransistor (TFT) angeordnet. In den Passivierungsschichten ist ein erstes Kontaktloch ausgebildet, das einen Teil des Dünnfilmtransistors aufdeckt, und dadurch einen Kontakt einer auf der zweiten Passivierungsschicht vorgesehene Pixelelektrode mit dem TFT ermöglicht. Die Flüssigkristallanzeige enthält auch einen Abstandshalter, der den Spalt zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat aufrechthält und ein Farbgebungselement, das das Kontaktloch füllt.
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DE 198 24 137 B4 zeigt eine Flüssigkristallanzeige, die ein erstes und zweites Substrat enthält. Auf dem ersten Substrat sind Gegenelektroden und Pixelelektroden angeordnet. Die Pixelelektrode ist so gestaltet, dass sie mit der Gegenelektrode überlappt, wobei eine Gate-Isolierschicht dazwischen liegt. Die Gegenelektroden und Pixelelektroden sind auf derselben Schicht streifenförmig ausgebildet.
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US 2005/ 0 156 174 A1 zeigt eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die ein unteres Substrat und ein diesem gegenüberliegendes oberes Substrat, einen auf dem unteren Substrat angeordneten Dünnschichttransistor und eine darauf angeordnete Ausgleichsschicht umfasst. Auf der Ausgleichsschicht ist eine Pixelelektrode angeordnet, die durch ein in der Ausgleichsschicht gebildetes Loch mit dem Dünnschichttransistor verbunden ist. Ferner ist ein Abstandshalter gezeigt, der das Loch befüllt und einen Abstand zwischen den Substraten aufrecht hält.
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US 2004/0223 109 A1 zeigt eine Flüssigkristallanzeige und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Die Flüssigkristallanzeige umfasst ein Dünnschichttransistor (TFT)-Substrat, ein Farbfiltersubstrat (CF-Substrat) und eine dazwischen angeordnete Flüssigkristallschicht. Auf dem Dünnschichttransistor ist eine Ausgleichsschicht mit einem Loch angeordnet, durch das der Dünnschichttransistor und eine auf der Ausgleichsschicht angeordnete Pixelelektrode miteinander verbunden sind. Im Loch ist eine Säulenschicht angeordnet, um einen Abstand zwischen TFT- Substrat und CF-Substrat aufrecht zu halten.
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US 2015 /0 002 774 A1 zeigt eine Flüssigkristallanzeige mit einem unteren und einem oberen Substrat. Auf einer Isolierschicht ist eine Pixelelektrode angeordnet, die durch ein in der Isolierschicht ausgebildetes Kontaktloch mit einem Dünnschichttransistor verbunden ist. In einer auf der Pixelelektrode angeordneten Passivierungsschicht sind mehrere Einschnitte ausgebildet, wobei ein vierter Ausschnitt das Kontaktloch überlappt. Die Ausschnitte sind mit einer Sperrrippe gefüllt, die einen Abstand zwischen den Substraten aufrecht hält.
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Zusammenfassung
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Dementsprechend richtet sich die vorliegende Offenbarung auf ein Array-Substrat und ein Anzeigefeld, das dieses aufweist, die im Wesentlichen eines von mehreren Problemen aufgrund der Einschränkungen und Nachteilen aus dem Stand der Technik vermeiden.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Array-Substrat bereitzustellen, das Defekte unterdrücken kann, die von der Bewegung eines Säulenabstandshalters zwischen einem Array-Substrat und einem Farbfiltersubstrat herrühren.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Anzeigefeld bereitzustellen, das einen Zellenspalt durch Verbessern der Oberflächenflachheit eines Abschnitts eines Array-Substrats, wo der Säulenabstandshalter darauf trifft, gleichmäßig aufrechterhalten kann.
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Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Anzeigefeld bereitzustellen, das Korndefekte, die durch die Form des Kontaktlochs in dem Array-Substrat verursacht sind, unterdrücken kann.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Füllmuster aufgebracht sein, um ein Kontaktloch in einem Array-Substrat zu füllen und dadurch Defekte zu unterdrücken, die durch unzureichende oder übermäßige Menge von Flüssigkristallen aufgrund des Kontaktlochs verursacht sind. Zusätzlich kann ein Ausrichtungsfilm gleichmäßiger implementiert sein und dadurch Korndefekte unterdrücken, die durch ungleichmäßige Dicke des Ausrichtungsfilms verursacht sind.
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Zusätzlich kann in einem Anzeigefeld gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Füllmuster von einer Oberseite eines Schutzfilms hervorstehen, und ein Säulenabstandshalter, der auf einem Farbfiltersubstrat angeordnet ist, kann durch das Füllmuster getragen sein.
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Diese Struktur kann Beschädigung an dem Ausrichtungsfilm auf dem Array-Substrat durch die Säulenabstandshalter unterdrücken, wenn das Farbfiltersubstrat auf dem Array-Substrat gleitet.
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Zu diesem Zweck kann das Füllmuster eine Höhe aufweisen, die ungefähr 30 bis 70 % des Zellenspalts entspricht, und kann von der Oberseite des Schutzfilms hervorstehen.
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Das dient dazu, Beschädigung an dem Ausrichtungsfilm auf dem Array-Substrat durch die Bewegung des Säulenabstandshalters zu unterdrücken, wenn das Farbfiltersubstrat auf dem Array-Substrat gleitet.
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Zusätzlich können in einem Anzeigefeld gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mehrere Kontaktlöcher mit einem einzigen Füllmuster gefüllt werden. Falls ein Füllmuster für jedes einzelne Kontaktloch gebildet wird, wird die ausgesparte Form des Kontaktlochs über die Oberseite des Füllmusters übertragen, so dass Niveauunterschiede auf der Oberseite des Füllmusters hergestellt werden können.
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Im Gegensatz dazu, falls mehrere Kontaktlöcher mit einem einzigen Füllmuster gefüllt werden, ist die Flachheit der Oberseite des Füllmusters verbessert, so dass Abweichung in dem Zellenspalt des Anzeigefelds und wiederum die Abweichung der Qualität reduziert sein können.
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Der Säulenabstandshalter, der auf dem Farbfiltersubstrat angeordnet ist, und das Füllmuster, das auf dem Array-Substrat angeordnet ist, können aus demselben Material hergestellt sein.
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Da der Säulenabstandshalter auf das Füllmuster trifft, wird Reibung dazwischen verursacht, wenn eine äußere Kraft ausgeübt wird. Dementsprechend ist es erwünscht, dass sie aus demselben Material hergestellt sind, um Beschädigung durch die Reibung zu betonen.
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In einem Array-Substrat gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Kontaktloch, über das eine Pixelelektrode mit einem Schaltelement verbunden ist, mit einem Füllmuster gefüllt, und ein Ausrichtungsfilm ist darauf angeordnet. Dementsprechend ist es möglich, Probleme abzuschwächen, dass der Ausrichtungsfilm nicht nahe dem Kontaktloch gebildet ist oder die Dicke des Ausrichtungsfilms unzureichend ist.
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Das Anzeigefeld gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist eine Struktur auf, in der ein Zellenspalt zwischen einem Farbfiltersubstrat und einem Array-Substrat durch einen Säulenabstandshalter, der auf dem Farbfiltersubstrat und einem Füllmuster, das auf dem Array-Substrat angeordnet ist, angeordnet ist, aufrechterhalten wird. Die Struktur kann das Problem unterdrücken, dass der Ausrichtungsfilm des Array-Substrats durch den Säulenabstandshalter beschädigt wird, falls das Farbfiltersubstrat auf dem Array-Substrat gleitet.
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Zusätzlich stellt das Anzeigefeld gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Struktur bereit, in der das Kontaktloch des Array-Substrats mit dem Füllmuster gefüllt sein kann, so dass das Volumen des Raums zwischen dem Farbfiltersubstrat und dem Array-Substrat, das mit Flüssigkristallen gefüllt werden soll, reduziert ist. Dementsprechend ist die Menge von Flüssigkristallen, die zum Herstellen eines Anzeigefelds verwendet wird, reduziert, wodurch die Kosten eingespart werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Array-Substrat eines Anzeigefelds bereitgestellt, das umfasst: ein unteres Substrat; ein Schaltelement, das auf dem unteren Substrat angeordnet ist; eine Schutzschicht, die wenigstens ein Kontaktloch aufweist, das einen Abschnitt des Schaltelements freilegt; mehrere Pixelelektroden, die mit dem Schaltelement über das wenigstens eine Kontaktloch elektrisch verbunden sind; mehrere Elektroden für gemeinsames Potential auf der Schutzschicht; einen unteren Ausrichtungsfilm auf der Schutzschicht, der die Pixelelektroden enthält; und ein Füllmuster, das das wenigstens eine Kontaktloch füllt und auf dem unteren Ausrichtungsfilm angeordnet ist. Das Kontaktloch kann die Schutzschicht durchdringen.
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Vorzugsweise umfasst das wenigstens eine Kontaktloch zwei oder mehr Kontaktlöcher, die mit einem einzigen Füllmuster gefüllt sind.
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Vorzugsweise besetzt das Füllmuster in einem vorbestimmten Zellenspalt einen Bereich von etwa 30 bis 70 % der vertikalen Höhe.
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Vorzugsweise weist das einzige Füllmuster einen runden Abschnitt und einen geradlinigen Abschnitt auf, d. h. parallel zu einem ebenen Gebiet des Array-Substrats. Vorzugsweise ist der runde Abschnitt breiter als der geradlinige Abschnitt. Vorzugsweise ist das Füllmuster angeordnet, um einem Gebiet zu entsprechen, an dem sich ein Säulenabstandshalter befindet.
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Vorzugsweise wird ein vorbestimmter Zellenspalt sowohl durch den Säulenabstandshalter als auch das einzige Füllmuster aufrechterhalten.
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Vorzugsweise weist das einzige Füllmuster eine Oberseite auf, die Flachheitsmaße von nicht größer als 0,19 µm in einer Gate-Leitungsrichtung aufweist. Vorzugsweise weist das einzige Füllmuster eine Oberseite auf, die Flachheitsmaße von nicht größer als 0,15 µm in einer Datenleitungsrichtung aufweist.
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Vorzugsweise sind der Säulenabstandshalter und das einzige Füllmuster aus demselben Material oder aus einem ähnlichen Material, das dieselbe oder eine ähnliche Härte aufweist, gebildet.
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Vorzugsweise sind der Säulenabstandshalter und das einzige Füllmuster in direktem Kontakt in einer vertikalen Richtung, d. h. in einer Richtung senkrecht zu dem ebenen Gebiet des Array-Substrats.
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Vorzugsweise sind jede aus den Pixelelektroden und den Elektroden für gemeinsames Potential abwechselnd miteinander auf der Schutzschicht angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Anzeigefeld bereitgestellt, das umfasst: ein Array-Substrat, das ein unteres Substrat, ein Schaltelement, das auf dem unteren Substrat angeordnet ist, eine Schutzschicht, die wenigstens ein Kontaktloch aufweist, das einen Abschnitt des Schaltelements freilegt, mehrere Pixelelektroden, die mit dem Schaltelement über das wenigstens eine Kontaktloch elektrisch verbunden sind, mehrere Elektroden für gemeinsames Potential auf der Schutzschicht, einen unteren Ausrichtungsfilm auf der Schutzschicht, der die Pixelelektroden enthält, und ein Füllmuster, das das wenigstens eine Kontaktloch auf dem unteren Ausrichtungsfilm füllt, umfasst; und ein Farbfiltersubstrat, das ein oberes Substrat, das mehrere Pixelgebiete aufweist, eine Schwarzmatrix , die Öffnungen aufweist, von denen jede die entsprechenden Pixelgebiete auf dem oberen Substrat freilegt, rote, grüne und blaue Farbfilter, die der Reihe nach in einer ersten Richtung angeordnet sind und jeweils in dem Pixelgebiet angeordnet sind, und einen Säulenabstandshalter, der die Schwarzmatrix auf dem Farbfiltersubstrat überlappt, umfasst; und eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Array-Substrat und dem Farbfiltersubstrat angeordnet ist, um einen dazwischenliegenden Zellenspalt zu füllen.
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Vorzugsweise wird der Säulenabstandshalter durch das Füllmuster getragen.
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Vorzugsweise ist der Zellenspalt zwischen dem Farbfiltersubstrat und dem Array-Substrat eine Summe aus einer Höhe des Säulenabstandshalters und einer Höhe des Füllmusters ab dem unteren Ausrichtungsfilm.
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Vorzugsweise entspricht eine Höhe des Füllmusters ab der Oberseite des unteren Ausrichtungsfilms 30 bis 70 % des Zellenspalts.
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Vorzugsweise umfasst das wenigstens eine Kontaktloch zwei oder mehr Kontaktlöcher, die mit einem einzigen Füllmuster gefüllt sind.
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Vorzugsweise weist das einzige Füllmuster einen runden Abschnitt und einen geradlinigen Abschnitt auf und ist so angeordnet, dass es einem Gebiet entspricht, in dem sich der Säulenabstandshalter befindet, wobei ein runder Abschnitt breiter ist als der geradlinige Abschnitt.
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Vorzugsweise sind der Säulenabstandshalter und das einzige Füllmuster aus demselben Material oder aus einem ähnlichen Material, das dieselbe oder eine ähnliche Härte aufweist, gebildet.
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Vorzugsweise wird ein Zellenspalt sowohl durch den Säulenabstandshalter als auch das Füllmuster aufrechterhalten.
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Vorzugsweise sind jede aus den Pixelelektroden und den Elektroden für gemeinsames Potential abwechselnd miteinander auf der Schutzschicht angeordnet.
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Vorzugsweise sind der Säulenabstandshalter und das Füllmuster in einer vertikalen Richtung in direktem Kontakt.
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Vorzugsweise weist das einzige Füllmuster eine Oberseite auf, die ein Flachheitsmaß von nicht größer als 0,19 µm in einer Gate-Leitungsrichtung und nicht größer als 0,15 µm in einer Datenleitungsrichtung aufweist.
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Es ist zu verstehen, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und dafür vorgesehen sind, weitere Erläuterung der beanspruchten vorliegenden Offenbarung bereitzustellen.
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Figurenliste
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Die begleitenden Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verstehen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen und in diese Anmeldung aufgenommen sind und einen Teil davon bilden, stellen Aspekt(e) der Offenbarung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Offenbarung zu erläutern.
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In den Zeichnungen:
- ist 1 eine Querschnittsansicht eines Anzeigefelds mit Betriebsart zum Schalten auf gleicher Ebene gemäß dem Stand der Technik;
- ist 2 eine Draufsicht eines in 1 gezeigten Farbfiltersubstrats gemäß dem Stand der Technik;
- ist 3 eine Querschnittsansicht eines Anzeigefelds gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
- ist 4 eine vergrößerte Photographie eines Füllmusters gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung; und
- ist 5 eine vergrößerte Photographie eines Füllmusters gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
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Ausführliche Beschreibung
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Es wird jetzt im Einzelnen Bezug genommen auf die Aspekte der vorliegenden Offenbarung, deren Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. Wann immer möglich werden dieselben Bezugszeichen durchgehend durch die Zeichnungen verwendet, um dieselben oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
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In der folgenden Beschreibung sind Begriffe erster, zweiter, dritter und dergleichen zum Unterscheiden zwischen ähnlichen Elementen verwendet und nicht notwendigerweise zum Beschreiben einer fortlaufenden oder chronologischen Reihenfolge. Die Begriffe sind nur verwendet, um eine Komponente von anderen Komponenten zu unterscheiden.
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Es ist zu verstehen, dass dann, wenn ein Element als „auf“ einem anderen Element bezeichnet ist, das Element direkt auf einem weiteren Element sein kann, oder auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können.
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Nachstehend werden ein Array-Substrat gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung und ein Anzeigefeld, das dieses aufweist, mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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3 ist eine Querschnittsansicht eines Anzeigefelds gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
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Bezug nehmend auf 3 enthält ein Anzeigefeld 100 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Array-Substrat 110 und ein Farbfiltersubstrat 150, die jeweils mehrere Pixelgebiete darauf definiert aufweisen, zueinander weisen und voneinander beabstandet sind, und eine Flüssigkristallschicht LC, die zwischen dem Array-Substrat 110 und dem Farbfiltersubstrat 150 angeordnet ist, um den dazwischenliegenden Raum zu füllen.
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Außerdem enthält das Array-Substrat 110 mehrere darin gebildete Schaltungsstrukturen. Die mehreren Schaltungsstrukturen enthalten mehrere Gate-Leitungen, die sich in einer ersten Richtung eines unteren Substrats 111 erstrecken, mehrere Leitungen für gemeinsames Potential, die sich parallel zu den und beabstandet von den mehreren Gate-Leitungen erstrecken, und mehrere Datenleitungen, die sich in einer zweiten Richtung, die die erste Richtung überkreuzt, erstrecken, um mehrere Pixelgebiete zu definieren.
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Ferner enthält das Array-Substrat 110 mehrere Dünnschichttransistoren T, von denen jeder an den entsprechenden Kreuzungen zwischen den Gate-Leitungen und den Datenleitungen angeordnet sind, mehrere Pixelelektroden 140, die mit den Dünnschichttransistoren T verbunden sind und in den Pixelgebieten angeordnet sind, und mehrere Elektroden für gemeinsames Potential 145, von denen jede mit den entsprechenden Leitungen für gemeinsames Potential verbunden ist und in den Pixelgebieten angeordnet ist, so dass die mehreren Elektroden für gemeinsames Potential 145 alternierend von den Pixelelektroden 140 beabstandet sind.
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Zusätzlich enthält das Array-Substrat 110 eine Schutzschicht 135, die die mehreren Datenleitungen, eine Source-Elektrode 124 und eine Drain-Elektrode 126 des Dünnschichttransistors T bedeckt, und einen unteren Ausrichtungsfilm 115, der die Schutzschicht 135, die Pixelelektroden 140 und die Elektroden für gemeinsames Potential 145 bedeckt.
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Der Dünnschichttransistor T enthält eine Gate-Elektrode 120, einen Gate-Isolierfilm 125, der die Gate-Elektrode 120 bedeckt, eine Halbleiterschicht 122, die auf dem Gate-Isolierfilm 125 und die Gate-Elektrode 120 überlappend angeordnet ist, und die Source-Elektrode 124 und die Drain-Elektrode 126, die auf der Halbleiterschicht 122 und voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Source-Elektrode 124 zweigt von den Datenleitungen ab, und die Gate-Elektrode 120 kann Teil der Gate-Leitungen sein.
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Die Pixelelektroden 140 sind in dem Pixelgebiet angeordnet und sind mit der Drain-Elektrode 126 über ein Kontaktloch 137 elektrisch verbunden. Die Elektroden für gemeinsames Potential 145 zweigen von den Leitungen für gemeinsames Potential ab und sind alternierend mit den Pixelelektroden 140 parallel in dem Pixelgebiet angeordnet.
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Das Anzeigefeld gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält ferner ein Füllmuster 182, das das Kontaktloch 137 füllt. Das Kontaktloch 137 ist ein wesentliches Element, da es die Drain-Elektrode 126 mit der Pixelelektrode 140, die jeweils eine unterschiedliche Höhe aufweisen, elektrisch verbindet. Wie vorstehend beschrieben weist das Kontaktloch 137 jedoch eine ausgesparte Form auf und kann dementsprechend zu Problemen führen wie z. B. unzureichende oder übermäßige Menge von Flüssigkristall, ungleichmäßige Dicke der unteren Ausrichtung usw.
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In dieser Hinsicht ist in dem Anzeigefeld gemäß der vorliegenden Offenbarung das Füllmuster 182 durch Hinzufügen einer Schicht über dem Kontaktloch 137 gebildet, wodurch das Problem, das von unzureichender oder übermäßiger Menge von Flüssigkristall herrührt, abgeschwächt ist. Durch Füllen des Kontaktlochs 137 mit dem Füllmuster 182 kann die Menge von Flüssigkristall, die verwendet werden soll, im gleichen Maße wie das Volumen des Füllmusters 182 eingespart werden. Zusätzlich beeinflusst das, selbst wenn die Form des Kontaktlochs 137 während eines Aushärteprozesses verändert wird, nicht die Menge des Flüssigkristalls, die verwendet werden soll.
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Ferner ist in dem Anzeigefeld gemäß der vorliegenden Offenbarung das Füllmuster 182 so gebildet, dass es aus der Schutzschicht 135 nach oben hervorsteht, so dass ein Säulenabstandshalter 180 durch das Füllmuster 182 getragen werden kann. Mit anderen Worten kann ein Zellenspalt sowohl durch den Säulenabstandshalter 180 als auch das Füllmuster 182 und nicht nur durch den Säulenabstandshalter 180 aufrechterhalten werden.
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Eine solche Zellenspaltstruktur kann Beschädigung an dem unteren Ausrichtungsfilm 115 aufgrund der Bewegung des Säulenabstandshalters 180, wenn das Farbfiltersubstrat 150 auf dem Array-Substrat 110 gleitet, unterdrücken.
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In der Struktur, in der der Zellenspalt nur durch den Säulenabstandshalter 180 aufrechterhalten wird, ist der Säulenabstandshalter 180 in Kontakt mit der Oberfläche des unteren Ausrichtungsfilms 115, und somit wird der untere Ausrichtungsfilm 115 beschädigt, wenn sich der Säulenabstandshalter 180 bewegt.
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Im Gegensatz dazu wird in dem Anzeigefeld 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung, wo der Zellenspalt durch sowohl den Säulenabstandshalter 180 als auch durch das Füllmuster 182 aufrechterhalten wird, der untere Ausrichtungsfilm 115 aufgrund der Bewegung des Säulenabstandshalters 180 nicht beschädigt, selbst wenn sich der Säulenabstandshalter 180 aus dem Füllmuster 182 heraus bewegt, da der Säulenabstandshalter 180 nicht in Kontakt mit der unteren Ausrichtungsfilm 115 ist, sondern von dem unteren Ausrichtungsfilm 115 getrennt ist.
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Das Füllmuster 182 ist so gebildet, dass es aus der Oberfläche des anderen Abschnitts des Array-Substrats 110 außerhalb des Kontaktlochs (d. h. ab der Schutzschicht) um eine Höhe h hervorsteht. Die Höhe h des Füllmusters 182 kann etwa 30 bis 70 % des Zellenspalts in dem Anzeigefeld sein.
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Wenn die Höhe h des Füllmusters 182 etwa 30 % des Zellenspalts ist, wird die Höhe des Säulenabstandshalters 180 zu etwa 70 % des Zellenspalts. Wenn die Höhe h des Füllmusters 182 etwa 70 % des Zellenspalts ist, wird die Höhe des Säulenabstandshalters 180 zu etwa 30 % des Zellenspalts. Mit anderen Worten, je höher das Füllmuster 182 in dem Zellenspalt ist, desto niedriger ist der Säulenabstandshalter 180 in dem Zellenspalt gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Die Höhe des Füllmusters 182 weniger als etwa 30 % des Zellenspalts kann nicht erwünscht sein, weil der untere Ausrichtungsfilm 115 durch den Säulenabstandshalter 180 wahrscheinlich beschädigt wird, wenn das Array-Substrat 110 auf dem Farbfiltersubstrat 150 gleitet.
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Andererseits kann die Höhe des Füllmusters 182 mehr als etwa 70 % des Zellenspalts nicht erwünscht sein, weil der obere Ausrichtungsfilm 165 durch das Füllmuster 182 wahrscheinlich beschädigt wird, wenn das Array-Substrat 110 auf dem Farbfiltersubstrat 150 gleitet.
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Zusätzlich zum Aufrechterhalten des Zellenspalts zusammen mit dem Säulenabstandshalter 180 dient das Füllmuster 182 außerdem dazu, eine Menge von Flüssigkristall zu reduzieren und Qualitätsabweichung abzuschwächen.
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Um den Zellenspalt aufrechtzuerhalten, kann das Füllmuster 182 nur an einem Ort angeordnet sein, wo der Säulenabstandshalter 180 gebildet ist. Es ist zu verstehen, dass der Säulenabstandshalter 180 in jedem Kontaktloch 137 gebildet sein kann, um die Menge des Flüssigkristalls zu reduzieren.
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Das Farbfiltersubstrat 150 enthält: ein oberes Substrat 151; eine Schwarzmatrix 160, die den mehreren Gate-Leitungen, den mehreren Elektroden für gemeinsames Potential, den mehreren Datenleitungen und den mehreren Dünnschichttransistoren T entspricht; rote, grüne und blaue Farbfilter 170a, 170b und 170c, die in den mehreren Pixelgebieten auf dem oberen Substrat 151 bzw. der Schwarzmatrix 160 in dieser Reihenfolge angeordnet sind; und einen oberen Ausrichtungsfilm 165, der die roten, grünen und blauen Farbfilter 170a, 170b und 170c bedeckt. Die Flüssigkristallschicht LC wird durch das elektrische Feld, das horizontal über die Pixelelektroden 140 und die Elektroden für gemeinsames Potential 145 angelegt ist, geschaltet.
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Der Säulenabstandshalter 180 ist auf dem Farbfiltersubstrat 150 angeordnet und ist so positioniert, dass er durch das Füllmuster 182 getragen werden kann.
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In dem Anzeigefeld gemäß der vorliegenden Offenbarung wird der Zellenspalt nicht nur durch den Säulenabstandshalter aufrechterhalten, sondern durch die Summe aus der Höhe des Füllmusters und der Höhe des Säulenabstandshalters, und dementsprechend muss der Säulenabstandshalter 180 an dem Füllmuster 182 ausgerichtet sein.
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Im Übrigen kann, da das Füllmuster 182 in Kontakt mit dem Säulenabstandshalter 180 ist, um den Zellenspalt aufrechtzuerhalten, Reibung zwischen dem Füllmuster 182 und dem Säulenabstandshalter 180 verursacht werden, wenn das Array-Substrat auf dem Farbfiltersubstrat aufgrund einer äußeren Kraft gleitet.
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Um Beschädigung an dem Füllmuster 182 und dem Säulenabstandshalter 180 aufgrund der wiederholten Reibung zu unterdrücken, können das Füllmuster 182 und der Säulenabstandshalter 180 eine ähnliche Härte aufweisen. Zu diesem Zweck können das Füllmuster 182 und der Säulenabstandshalter 180 aus demselben Material oder dem ähnlichen Material hergestellt sein.
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4 ist eine vergrößerte Photographie eines Füllmusters gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. 5 ist eine vergrößerte Photographie eines Füllmusters gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
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Wie in 4 gezeigt ist, sind zwei Kontaktlöcher mit einem einzigen Füllmuster gefüllt. Wie in 5 gezeigt ist, sind mehrere Kontaktlöcher, die in einer Linie angeordnet sind, mit einem einzigen Füllmuster gefüllt.
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In dem Anzeigefeld gemäß der vorliegenden Offenbarung ist das Kontaktloch mit dem Füllmuster 182 gefüllt, und das Füllmuster 182 ist in Kontakt mit dem Säulenabstandshalter, um den Zellenspalt aufrechtzuerhalten. Dementsprechend ist die Oberseite des Füllmusters 182 so gebildet, dass sie so flach wie möglich ist.
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Falls ein Höhenunterschied auf der Oberseite des Füllmusters 182 vorhanden ist, kann der Zellenspalt abhängig von dem Ort, wo der Säulenabstandshalter getragen ist, verändert werden. Eine solche Änderung des Zellenspalts kann die Qualitätsabweichung erheblich beeinflussen. Falls der Zellenspalt vergrößert wird, kann der Zellenspalt nicht vollständig mit einer vorgegebenen Menge des injizierten Flüssigkristalls gefüllt sein. Falls der Zellenspalt verkleinert wird, ist Zellenspalt mit einer vorgegebenen Menge des injizierten Flüssigkristalls übermäßig gefüllt.
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Andererseits variiert die Flachheit der Oberseite des Füllmusters abhängig von der Form des Füllmusters 182.
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Wenn ein einziges Kontaktloch mit einem einzigen Füllmuster gefüllt ist, wird das Merkmal des Mittelabschnitts des Kontaktlochs auf das Füllmuster übertragen, so dass der Mittelabschnitt des Füllmusters ausgespart sein kann.
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Da die Oberseite des Füllmusters den Säulenabstandshalter trägt, führt der Höhenunterschied auf der Oberseite des Füllmusters zu einer Änderung des Zellenspalts. Dementsprechend muss die Oberseite des Füllmusters 182 so flach wie möglich sein.
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Wenn zwei Kontaktlöcher mit einem einzigen Füllmuster gefüllt sind, wie in 4 gezeigt ist, ist die gemessene Höhenvariation (Flachheitsmaß) auf der Oberseite des Füllmusters ungefähr 0,21 µm oder weniger in der horizontalen Richtung (d. h. Gate-Leitungsrichtung), und die gemessene Höhenvariation (Flachheitsmaß) ist ungefähr 0,15 µm oder weniger in der vertikalen Richtung (d. h. Datenleitungsrichtung).
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Wenn eine Reihe von Kontaktlöchern, die ausgerichtet angeordnet sind, mit einem einzigen Füllmuster gefüllt sind, wie in 5 gezeigt ist, ist das Flachheitsmaß auf der Oberseite des Füllmusters ungefähr 0,19 µm oder weniger in der horizontalen Richtung (Gate-Leitungsrichtung), und das Flachheitsmaß ist ungefähr 0,15 µm oder weniger in der vertikalen Richtung (Datenleitungsrichtung). Dementsprechend werden mehrere Kontaktlöcher mit einem einzigen Füllmuster gefüllt.
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Wenn das Füllmuster 182 eine Stabform aufweist, die die Kontaktlöcher linear füllt, wie in 5 gezeigt, wird ein erweiterter Abschnitt 182a (runde Form) breiter als andere Abschnitte (geradlinige Form) gebildet, um einem Gebiet zu entsprechen, wo der Säulenabstandshalter 180 auf dem Farbfiltersubstrat 150 angeordnet ist.
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Der erweiterte Abschnitt 182a trägt den Säulenabstandshalter 180 und weist ein breiteres horizontales Gebiet auf, so dass der Säulenabstandshalter 180 durch das Füllmuster 182 stabiler getragen werden kann. Obwohl die Form des erweiterten Abschnitts 182a als eine runde Form in 5 gezeigt ist, ist die Form des erweiterten Abschnitts 182a nicht auf einen Kreis beschränkt, und andere Formen nicht möglich. Beispielsweise kann er in eine breite Bandform gebildet sein, die eine relativ große Breite aufweist.
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In dem Anzeigefeld gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine zusätzliche Schicht über einem Kontaktloch gebildet, die ein wesentliches Element des Array-Substrats ist, um dadurch ein Füllmuster zu bilden, und der Säulenabstandshalter ist durch das Füllmuster getragen. Als ein Ergebnis wird ein Zellenspalt durch das Füllmuster und den Säulenabstandshalter aufrechterhalten.
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In dieser Struktur ist das untere Ende des Säulenabstandshalters von dem unteren Ausrichtungsfilm des Array-Substrats beabstandet, und dadurch wird verhindert, dass der untere Ausrichtungsfilm durch die Bewegung des Säulenabstandshalters beschädigt wird.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung zu anschaulichen Zwecken beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend ist zu verstehen, dass solche Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzung ebenfalls in den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung fallen, unter der Voraussetzung, dass sie innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente liegen.
